多学科应用可大范围搜索的紧凑型扫描隧道显微镜

本文展示了结构紧凑的（高度为66 mm,直径为25 mm）扫描隧道显微镜,配备了一套拥有原子级分辨精度的三维压电马达。其中Z方向定位依靠的是自行发明的由轴向切割的压电扫描管驱动的摩擦型步进器。X-Y方向（即样品面方向）的移动是将Z向步进器作为一个惯性滑块垂直嵌入压电扫描管内同时一端平放在压电扫描管的顶部。其设计具有在极端条件下（低温、强磁场等）从宏观尺度样品区域（平方毫米级别）搜索微观靶向（缺陷位、掺杂位、边界及纳米器件等）的能力。在室温大气下对高定向热解石墨进行测量,得到了高分辨率的原子图像.     

简单紧凑高刚性扫描隧道显微镜的研制

本文展示了一台自主研制的扫描隧道显微镜,它的主要特色是利用了一个内壁抛光的蓝宝石导向管作为扫描头的导轨,从而形成了较短的探针到样品的机械回路. 该导向管里面是一个被弹簧片夹持的方形滑杆,而压电扫描头安装在该滑杆上使得扫描隧道显微镜本身结构比较简单、紧凑、刚性. 同时蓝宝石良好的热导率又有利于提高显微镜的热稳定性. 为了证明该扫描隧道显微镜的性能,本文给出了高质量的石墨原子分辨率图像.     

Na原子在Si(111)-(7×7)表面的吸附:从二维原子气到纳米团簇阵列

作者利用扫描隧道显微镜 (STM)详细研究了室温下Na原子在Si(111) (7× 7)表面的吸附 .对STM图像及功函数变化的分析表明 ,当Na原子覆盖度小于临界覆盖度 (0 .0 8ML)时 ,Na原子具有类气态的性质并可以在一个吸附能阱中快速移动 .从STM图像可看出这种移动导致的对比度调制 .在临界覆盖度以上 ,Na原子自组装形成团簇阵列 .第一原理模拟计算的结果与作者的实验结论很好吻合 .     

qPlus型原子力显微镜技术

扫描探针显微镜主要包括扫描隧道显微镜和原子力显微镜,其利用尖锐的针尖逐点扫描样品,可在原子和分子尺度上获取表面的形貌和丰富的物性,改变了人们对物质的研究范式和基础认知。近年来,qPlus型高品质因子力传感器的出现将扫描探针显微镜的分辨率和灵敏度推向了一个新的水平,为化学结构、电荷态、电子态、自旋态等多自由度的精密探测和操控提供了前所未有的机会。文章首先简要介绍原子力显微镜的发展历史和基本工作原理,然后重点描述qPlus型原子力显微镜技术的优势及其在单原子、单分子和低维材料体系中的应用,最后展望该技术的未来发展趋势和潜在应用。     

利用扫描隧道显微镜在溶液中直接观测过渡族金属硫属化合物

本文利用自制的溶液扫描隧道显微镜在溶液环境下直接观测到TiSe₂、MoTe₂和TaS₂样品的原子分辨率图像. 通过将单晶样品在溶液中直接解理,可以保护解理过的新鲜样品表面在几个小时内不会被严重污染. 利用自行搭建的溶液扫描隧道显微镜,首先观察到了TiSe₂活泼样品的原子分辨率图像,并观察到了TiSe₂表面所特有的点缺陷和三角形缺陷结构. 此外,还观察到了MoTe₂的原子分辨率超结构和TaS₂表面的电荷密度波结构. 结果表明：在室温、溶液环境下能更高效的研究过渡族金属硫属化合物等活泼样品的表面电子态结构,同样适用于溶液环境下的电催化和电化学研究.     

Sr/Si(100)表面TiSi2纳米岛的扫描隧道显微镜研究

为了解半导体衬底与氧化物之间存在的相互作用,以及量子尺寸效应对不同再构体的影响,制备了1—2个原子层厚的TiSi₂/Si(100)纳米岛,并使用扫描隧道显微镜(STM)表征手段详细地研究了TiSi₂ /Si(100)纳米岛的电子和几何特性. 结果发现:这些纳米岛表面显示出明显的金属性;其空态STM图像具有典型的偏压依赖性:在高偏压下STM 图像由三聚物形成的单胞构成,并在低偏压下STM 图像显示为密堆积的图案,这些不同的图案反映出不同能量位的态密度有明显差异. 关键词： 2纳米岛')" href="#">TiSi₂纳米岛 Sr/Si(100)表面 扫描隧道显微镜     

扫描隧道显微镜针尖调制的薄膜表面的原子扩散

采用原子尺度的模拟方法,探讨了在零偏压下扫描隧道显微镜(STM)针尖调制的金属表面岛上原子运动及岛边的层间质量输运. 研究结果显示STM的移动对岛上及岛边的原子扩散有重要的影响. 针尖与吸附原子的交互作用及岛和基体中强的形状变化影响了岛上吸附原子的跳跃扩散及岛边的跳下扩散和交换扩散过程. 研究发现,通过调节针尖与基体的垂直距离及针尖与吸附原子的水平距离,可以降低岛上吸附原子的跳跃扩散能垒及岛边的跳下扩散和交换扩散能垒,从而实现薄膜由三维生长模式向二维生长模式的转变. 关键词： 扫描隧道显微镜 原子运动 质量输运     

石墨单晶表面原子的扫描隧道显微象

扫描隧道显微镜(STM)是近几年发展起来的一种直接观察物质表面微观结构的仪器.利用量子隧道效应,将极细的金属针尖接近样品表面扫描,从而获得样品表面的三维图象,可以反映表面原子排列和原子形态.图1是我们设计制造的扫描隧道显微镜原理图.采用压电陶瓷管P作为x,y和z方向的三维扫描器件.管表面等分为相邻90°的四个电极,针尖T固定在其中的一个电极上.尖端曲率半径为100nm左右的金属针尖,可用化学腐蚀法制备.两对电极上施加扫描电压时,针尖便在垂直于管轴z的x-y方向扫描,而z方向的高低变化则由加在内管壁上的电     

扫描隧道显微镜在工业上的一些应用

用扫描隧道显微镜[1-3](STM)探测原子量级的表面结构,是大家熟知的.除了观察材料表面的原子和分子外,在工业上人们常用STM来研究样晶的表面特征,扫描范围可以从0.01μm到 200.00 μm..这样的分辨率,扫描电镜(SEM)也能达到.不过,SEM测不出Z方向的微小距离,而STM却可保持在Z方向有较高的分辨率.因此,在工业上用STM观察在Z方向有微小高差特征的表面结构,例如光滑轴承表面的抛光情况,衍射光栅上锯齿形刻槽的深度,圆珠笔中圆珠表面的粗糙程度等,是十分有效的.这里,我们将介绍用STM测量袖珍唱片(CD)和集成电路(IC)所得到的结果. CD片…     

高稳定电化学扫描隧道显微镜研制

展示了一台自制的电化学扫描隧道显微镜. 这台电化学STM具有很高的稳定性,它在XY平面和Z方向的漂移速率分别为每分钟67和55.6 pm/min. 另外,特殊设计的扫描管部件有效地避免了在高湿度的环境中大漏电电流的产生. 详细描述了这台电化学STM的机械结构.通过在硫酸铜溶液中测量STM图像证明这套系统的优异性能,得到了大范围干净有序的Au(111)表面和高分辨的高聚石墨原子图像.     

扫描隧道显微镜对不同样品测试条件的分析

概述了扫描隧道显微镜（STM）的应用,讨论了扫描隧道显微镜（STM）对不同样品测试的条件,这对STM图象的分析有着重要的作用。     

偏振共焦扫描激光显微镜的成像特性研究

讨论了共焦扫描激光显微镜的纵向分辩率和信噪比对三维成像能力的影响, 给出了纵向分辨率极限的判据, 提出了旨在提高信噪比进而获取强表面反射或弱散射物体以及偏振物体的显微结构图像的偏振共焦扫描激光显微镜     

Ge(112)-(4×1)-In表面重构的原子结构

用扫描隧道显微镜(STM)研究了亚单层In原子引起的Ge(112)-(4×1)-In表面重构.结合随偏压极性不同而显著不同的STM图象和相应的“原子图象”,为这个重构提出了一个原子结构模型,供进一步研究参考.其中,In原子的吸附位置与它在Si(112)表面的吸附位置一致,但与Al原子和Ga原子在Si(112)表面的吸附位置不同.这个吸附位置的不同主要是由In原子较长的共价键键长引起的 关键词： 表面结构 In Ge 扫描隧道显微镜(STM)     

简单紧凑高刚性扫描隧道显微镜的研制（英文）

本文展示了一台自主研制的扫描隧道显微镜,它的主要特色是利用了一个内壁抛光的蓝宝石导向管作为扫描头的导轨,从而形成了较短的探针到样品的机械回路.该导向管里面是一个被弹簧片夹持的方形滑杆,而压电扫描头安装在该滑杆上使得扫描隧道显微镜本身结构比较简单、紧凑、刚性.同时蓝宝石良好的热导率又有利于提高显微镜的热稳定性.为了证明该扫描隧道显微镜的性能,本文给出了高质量的石墨原子分辨率图像.     

基于脉冲电压STM的单原子识别预研究装置

建立起一套工作于真空环境下的基于脉冲电压扫描隧道显微镜(STM)的单原子识别预研究装置.该装王主要由脉冲发生器、真空系统和STM系统三部分组成,能够在5×10-5Pa的真空环境下进行快脉冲STM实验.利用此装置,进行了单个快脉冲诱导的石墨表面超大周期结构的脉冲实验以及脉冲偏压不破坏STM针尖和样品表面的阈值实验.     

自旋极化扫描隧道显微镜的研究进展

自旋极化扫描隧道显微镜（spin-polarized scanning tunneling microscope,SP-STM）将扫描隧道显微镜（scanning tunneling microscope,STM）的实空间分辨率和对自旋敏感的磁成像技术结合起来,已经成为人们研究纳米磁性物理的最有效工具之一.文章介绍了SP-STM的工作原理及其在低维磁性物理领域的应用和最新进展,如对磁性薄膜、磁性纳米岛、磁性原子及不共线结构的研究等,并对我国在这一领域的研究现状和发展前景进行简要评述.     

自旋极化扫描隧道显微镜的研究进展

自旋极化扫描隧道显微镜(spin-polarized scanning tunneling microscope,SP-STM)将扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope,STM)的实空间分辨率和对自旋敏感的磁成像技术结合起来,已经成为人们研究纳米磁性物理的最有效工具之一.文章介绍了SP-STM的工作原理及其在低维磁性物理领域的应用和最新进展,如对磁性薄膜、磁性纳米岛、磁性原子及不共线结构的研究等,并对我国在这一领域的研究现状和发展前景进行简要评述.     

利用扫描隧道显微镜在溶液中直接观测过渡族金属硫属化合物（英文）

本文利用自制的溶液扫描隧道显微镜在溶液环境下直接观测到TiSe2、MoTe_2和TaS_2样品的原子分辨率图像.通过将单晶样品在溶液中直接解理,可以保护解理过的新鲜样品表面在几个小时内不会被严重污染.利用自行搭建的溶液扫描隧道显微镜,首先观察到了TiSe2活泼样品的原子分辨率图像,并观察到了TiSe2表面所特有的点缺陷和三角形缺陷结构.此外,还观察到了MoTe2的原子分辨率超结构和TaS2表面的电荷密度波结构.结果表明:在室温、溶液环境下能更高效的研究过渡族金属硫属化合物等活泼样品的表面电子态结构,同样适用于溶液环境下的电催化和电化学研究.     

扫描隧道显微镜分辨能力的研究:对Si(111)-(7×7)表面的观察

用超高真空扫描隧道显微镜首次同时清晰地分辨出Si(111) (7×7)表面每个元胞中的 12个顶戴原子和 6个静止原子,这 6个静止原子的亮度与无层错半元胞内中心顶戴原子的亮度基本相同. 第一性原理计算图像和STM实验结果完全符合,针尖的尺度小于 7 时,可以完全同时分辨出Si(111) (7×7)表面的静止原子.     

共焦扫描光学显微镜的高分辨率

讨论了共焦扫描光学显微镜的高分辨率性质,指出共焦扫描显微镜由于采用点探测器,因而视场大大减小,信噪比大大提高,同时每幅图像逐点扫描形成,在光学系统信息能力不变的前提下,系统的空间域通带宽度增加和时域通带宽度减小。因而可成高分辨率的像,特别是其独特的深度分辨率特性使得可以实现光学断层扫描成像。给出了所研制的共焦扫描荧光显微镜所获得光学断层扫描图像